KR101501248B1 - Coupler for Power Line Communication Modem - Google Patents

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capacitor
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정준홍
김광영
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한전케이디엔주식회사
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    • H04B2203/5483—Systems for power line communications using coupling circuits

Abstract

The present invention relates to a coupler of a power line communication modem, capable of reducing a production cost, and reducing the size of the power line communication modem by simplifying the formation of a coupler, which combines and separates a PLC signal and a power signal, and a relevant circuit. The coupler includes a coupling transformer connected to a signal transceiving module of the power line communication modem to combine and separate the PLC signal and the power signal; and a coupling capacitor directly connected to the coupling transformer to form an LC filter.

Description

전력선 통신모뎀의 커플러{Coupler for Power Line Communication Modem}Coupler for Power Line Communication Modem [0002]

본 발명은 전력선 통신모뎀의 커플러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력선을 물리적인 통신 매체로 사용함에 있어 통상 수 kHz~MHz 대역의 전력선 통신신호와 50∼60Hz 대역의 전력신호를 결합 및 분리하는 커플러 및 커플링 회로의 구성방식을 개선함으로써 전력선 통신모뎀의 크기를 줄이고, 원가를 절감할 수 있는 전력선 통신모뎀의 커플러에 관한 것이다.
The present invention relates to a coupler of a power line communication modem, and more particularly to a coupler of a power line communication modem, in which a power line is used as a physical communication medium, a coupler for coupling and separating a power line communication signal of a frequency band of several kHz to MHz and a power signal of 50 to 60Hz And a coupler of a power line communication modem capable of reducing a size of a power line communication modem and reducing a cost by improving a configuration method of a coupling circuit.

전력선 통신(PLC:Power Line Communication)이란 전력을 공급하는 전력선을 물리적인 통신 매체로 활용하여 데이터를 전송하는 기술로, 별도의 전용 통신선로 없이 기설 전력 인프라에 전력선 통신장비를 연결하여 데이터 네트워킹을 가능하게 만드는 장점이 있다.Power line communication (PLC: Power Line Communication) is a technology that transmits data by using power line that supplies electric power as physical communication medium. Data networking is possible by connecting power line communication equipment to existing power infrastructure without using dedicated communication line. .

이러한, 전력선 통신은 통상 50Hz~60Hz 대역의 상용 전력신호에 수 kHz∼MHz 대역의 고주파 전력선 통신신호(이하 PLC 신호)를 중첩하여 전송하는 방식을 사용한다. Such power line communication uses a method of superposing and transmitting a high frequency power line communication signal (hereinafter referred to as a PLC signal) of a frequency band of several kHz to MHz to a commercial power signal of a frequency band of 50 Hz to 60 Hz.

또한, 전력선 통신은 PLC 신호의 변조주파수 대역에 따라 협대역(kHz대역)과 광대역 전력선 통신(MHz대역), 통신 속도에 따라 저/중속(1Mbps급 미만)과 고속(1Mbps급 이상) 전력선 통신, 적용되는 전력망에 따라 저압과 고압 전력선 통신 등으로 구분된다.Powerline communication can be divided into low and medium speed (less than 1Mbps) and high speed (more than 1Mbps) power line communication according to the modulating frequency band of PLC signal according to narrow band (kHz band), broadband power line communication Depending on the applied power grid, it is classified into low voltage and high voltage power line communication.

특히, 저압 전력선 통신은 수용가용 저압 배전선로를 물리적 매체로 이용하는 방식으로써 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 통신망 구축에 폭넓게 적용되고 있으며, 그 연구개발과 상용화가 활발하게 진행되고 있다.In particular, low-voltage power line communication is widely used for building AMI (Advanced Metering Infrastructure) communication network by using low-voltage distribution line as a physical medium for acceptance, and its research and development and commercialization are actively proceeding.

그런데, 상기와 같은 종래의 저압 전력선 통신은 PLC 신호를 3상 4선식 선로와 연계하기 위해 단상의 커플링 트랜스포머(Coupling Transformer)를 3개 사용하기 때문에 관련 부품의 중복사용 및 회로의 복잡성을 증대시키며, 결과적으로 전력선 통신모뎀의 크기나 생산 원가가 증가하는 등의 문제점이 있다.
However, since the conventional low-voltage power line communication uses three single-phase coupling transformers in order to link a PLC signal with a three-phase four-wire line, redundant use of related parts and complexity of circuits are increased Resulting in an increase in the size and production cost of the power line communication modem.

한국공개특허 제10-2012-0129235호Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0129235 한국등록특허 제10-0454106호Korean Patent No. 10-0454106

본 발명은 상기와 같은 종래의 기술을 개선하기 위하여 개발된 것으로, PLC 신호와 전력신호를 결합 및 분리하는 커플러 및 관련 회로의 구성방식을 간단하게 함으로써 전력선 통신모뎀의 크기를 줄이고, 원가를 절감할 수 있는 전력선 통신모뎀의 커플러를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed in order to overcome the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to reduce the size of a power line communication modem and reduce a cost by simplifying a configuration method of a coupler and a related circuit for coupling and separating a PLC signal and a power signal The present invention provides a coupler for a power line communication modem capable of receiving a power line communication modem.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전력선 통신모뎀의 신호 송수신모듈과 연결되어 PLC 신호를 전력신호와 결합 및 분리하는 커플링 트랜스포머; 및 상기 커플링 트랜스포머와 직결되어 LC 필터를 구성하는 커플링 캐패시터(Coupling Capacitor)를 포함하는 전력선 통신모뎀의 커플러를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power conversion module including: a coupling transformer connected to a signal transmission / reception module of a power line communication modem to couple and separate a PLC signal with a power signal; And a coupling capacitor directly connected to the coupling transformer and constituting an LC filter.

또한, 본 발명에 따른 상기 커플링 트랜스포머는 단상인 것을 특징으로 한다.Further, the coupling transformer according to the present invention is characterized by being single-phase.

또한, 본 발명에 따른 상기 커플링 트랜스포머는 상기 전력선 통신모뎀의 신호 송신부와 연결되는 TX 코일과, 상기 전력선 통신모뎀의 신호 수신부와 연결되는 RX 코일을 구비하는 1차 코일; 및 상기 전력선의 R상, S상, T상 및 N상이 연결되는 2차 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The coupling transformer may further include a primary coil having a TX coil connected to the signal transmission unit of the power line communication modem and an RX coil connected to the signal reception unit of the power line communication modem. And a secondary coil to which the R phase, the S phase, the T phase, and the N phase of the power line are connected.

또한, 본 발명에 따른 상기 커플링 캐패시터는 상기 R상과 접속하도록 상기 2차 코일의 한쪽 종단에 직결되는 제1 캐패시터; 상기 S상과 접속하도록 상기 제1 캐패시터와 병렬로 연결되는 제2 캐패시터; 상기 T상과 접속하도록 상기 제1 캐패시터와 병렬로 연결되는 제3 캐패시터; 및 상기 N상과 접속하도록 상기 2차 코일의 반대쪽 종단에 직결되는 제4 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Further, the coupling capacitor according to the present invention includes: a first capacitor directly connected to one end of the secondary coil to be connected to the R phase; A second capacitor connected in parallel with the first capacitor to connect to the S phase; A third capacitor connected in parallel with the first capacitor to connect to the T phase; And a fourth capacitor connected directly to the opposite end of the secondary coil to be connected to the N phase.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전력선 통신모뎀의 커플러에 의하면, 전력선 통신신호와 전력신호를 결합 및 분리하는 커플러 및 관련 회로의 구성방식을 간단하게 함으로써 전력선 통신모뎀의 크기를 줄이고, 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
According to the coupler of the power line communication modem according to the present invention configured as described above, the size of the power line communication modem can be reduced and the cost can be reduced by simplifying the configuration method of the coupler and the related circuit for coupling and separating the power line communication signal and the power signal. There is an advantage to be able to do.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력선 통신모뎀의 개념도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력선 통신모뎀의 커플러를 나타낸 회로도이다.1 is a conceptual diagram of a power line communication modem according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a coupler of a power line communication modem according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It must be interpreted in terms of meaning and concept.

이하, 본 발명에 따른 전력선 통신모뎀의 커플러를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a coupler of a power line communication modem according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 전력선 통신모뎀의 커플러(100)는 PLC 신호를 변조(Modulation)하여 전력신호와 결합하고, 전력신호와 PLC 신호를 분리하여 복조(Demodulation)하는 전력선 통신모뎀(20)에 설치된다.1 and 2, the coupler 100 of the power line communication modem according to the present embodiment modulates a PLC signal and combines it with a power signal, demultiplexes the power signal and the PLC signal, ) Is installed in the power line communication modem (20).

이러한, 전력선 통신모뎀의 커플러(100)는 전력선(10)을 통해 송수신되는 PLC 신호와 전력신호를 결합 또는 분리시키는 장치이다. The coupler 100 of the power line communication modem is a device for coupling or separating the PLC signal and the power signal transmitted and received via the power line 10. [

이때, 전력선 통신모뎀(20)은 응용계층(30)과의 데이터 통신 및 PLC 신호의 처리를 위한 신호 송수신모듈(21)을 구비한다. 신호 송수신모듈(21)은 전력선 통신모뎀(20)의 전체 동작을 관리하는 제어부, PLC 신호 변/복조부, A/D 및 D/A 변환부, 신호 증폭부, 신호 송수신부 등이 포함될 수 있다.At this time, the power line communication modem 20 includes a signal transmission / reception module 21 for data communication with the application layer 30 and processing of a PLC signal. The signal transmission / reception module 21 may include a control unit for managing the overall operation of the power line communication modem 20, a PLC signal modulation / demodulation unit, an A / D and D / A conversion unit, a signal amplification unit, a signal transmission / reception unit, .

또한, 본 실시 예에 따른 전력선 통신모뎀의 커플러(100)는 PLC 신호와 전력신호를 결합 및 분리하기 위한 회로구성을 간단하게 할 수 있도록 구성된다.In addition, the coupler 100 of the power line communication modem according to the present embodiment is configured to simplify the circuit configuration for combining and separating the PLC signal and the power signal.

구체적으로, 전력선 통신모뎀의 커플러(100)는 전력선 통신모뎀의 신호 송수신모듈(21)과 연결되어 PLC 신호를 전력신호와 결합 및 분리하는 커플링 트랜스포머(110)와, 상기 커플링 트랜스포머(110)와 직결되어 LC 필터를 구성하는 커플링 캐패시터(120)를 구비한다.Specifically, the coupler 100 of the power line communication modem includes a coupling transformer 110 connected to the signal transmission / reception module 21 of the power line communication modem to couple and separate the PLC signal with the power signal, And a coupling capacitor 120 directly connected to the coupling capacitor 120 to constitute an LC filter.

여기서, 커플링 트랜스포머(110)는 단상으로 이루어진다. 또한, 커플링 트랜스포머(110)는 신호 송수신모듈(21)과 연결되어 PLC 신호를 송수신하는 1차 코일(L1, L2)과, 커플링 캐패시터(120)와 연결되는 2차 코일(L3)을 구비한다. 이러한, 커플링 트랜스포머(110)는 전력선(10)과 응용계층(30)을 물리적으로 절연시키는 효과가 있다.Here, the coupling transformer 110 is formed in a single phase. The coupling transformer 110 includes primary coils L1 and L2 connected to the signal transmission and reception module 21 to transmit and receive PLC signals and a secondary coil L3 connected to the coupling capacitor 120 do. The coupling transformer 110 has the effect of physically insulating the power line 10 from the application layer 30. [

1차 코일(L1, L2)은 신호 송수신모듈(21)의 신호 송신부와 연결되어 PLC 신호를 전력선(10)의 전력신호와 결합하는 TX 코일(L1)과, 신호 송수신모듈(21)의 신호 수신부와 연결되어 전력선(10)으로부터 PLC 신호를 분리하는 RX 코일(L2)을 구비한다.The primary coils L1 and L2 are connected to the signal transmitting unit of the signal transmitting and receiving module 21 and include a TX coil L1 for coupling the PLC signal with the power signal of the power line 10, And an RX coil L2 connected to the power line 10 and separating the PLC signal from the power line 10. [

2차 코일(L3)은 복수의 커플링 캐패시터(120)가 연결되도록 전력선(10)의 R상, S상, T상 및 N상이 병렬로 연결된다.The secondary coil L3 is connected in parallel with the R phase, the S phase, the T phase, and the N phase of the power line 10 such that a plurality of coupling capacitors 120 are connected.

커플링 캐패시터(120)는 전력선(10)의 각 상 예컨대 R상, S상, T상 및 N상에 각각 구비되어 커플링 트랜스포머(110)와 결합하여 LC 필터의 기능을 수행한다.The coupling capacitor 120 is provided on each phase of the power line 10, such as an R phase, an S phase, a T phase, and an N phase, respectively, and couples with the coupling transformer 110 to perform an LC filter function.

구체적으로, 커플링 캐패시터(120)는 전력선(10)의 R상, S상, T상 및 N상과 각각 전기적으로 접속하며, 2차 코일(L3)에 직결되는 제1 캐패시터(C1), 제2 캐패시터(C2), 제3 캐패시터(C3) 및 제4 캐패시터(C4)를 구비한다.Specifically, the coupling capacitor 120 is electrically connected to the R phase, the S phase, the T phase, and the N phase of the power line 10, and includes a first capacitor C1 directly connected to the secondary coil L3, A second capacitor C2, a third capacitor C3, and a fourth capacitor C4.

제1 캐패시터(C1)는 전력선(10)의 R상과 전기적으로 접속하며, 2차 코일(L3)의 한쪽 종단에 연결된다. 제2 캐패시터(C2)는 전력선(10)의 S상과 전기적으로 접속하며, 제1 캐패시터(C1)와 병렬을 이루도록 2차 코일(L3)에 연결된다. 제3 캐패시터(C3)는 전력선(10)의 T상과 접속하며, 제1 캐패시터(C1)와 병렬을 이루도록 2차 코일(L3)에 연결된다. 제4 캐패시터(C4)는 N상과 전기적으로 접속하며, 상기 2차 코일(L3)의 반대쪽 종단에 연결된다.The first capacitor C1 is electrically connected to the R phase of the power line 10 and is connected to one end of the secondary coil L3. The second capacitor C2 is electrically connected to the S phase of the power line 10 and is connected to the secondary coil L3 in parallel with the first capacitor C1. The third capacitor C3 is connected to the T-phase of the power line 10 and is connected to the secondary coil L3 in parallel with the first capacitor C1. The fourth capacitor C4 is electrically connected to the N phase, and is connected to the terminal end opposite to the secondary coil L3.

한편, 본 실시 예에 따른 전력선 통신모뎀의 커플러(100) 및 이의 구성방식은 3상 4선식 선로에 사용하는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 상기 제1 내지 제3 캐패시터 중(120)에서 임의의 두개의 캐패시터를 제거할 경우 단상 2선식 선로에도 사용할 수 있다.Meanwhile, although the coupler 100 of the power line communication modem according to the present embodiment and its construction method are used for the three-phase four-wire type line, If two capacitors are removed, it can also be used for single-phase two-wire lines.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전력선 통신모뎀의 커플러(100) 및 이의 구성방식은 1개의 단상 커플링 트랜스포머(110)와, 4개의 커플링 캐패시터(C1, C2, C3, C4)를 이용하여 회로를 간단하게 구현할 수 있으므로, 전력선 통신모뎀의 제작에 필요한 부품 사용을 절감함으로써 크기를 소형화 할 수 있을 뿐 아니라, 제조 원가를 절감할 수 있다.The coupler 100 of the power line communication modem according to the present invention constructed as described above and its construction method uses a single phase coupling transformer 110 and four coupling capacitors C1, C2, C3 and C4 Since the circuit can be implemented easily, it is possible to reduce the size and manufacturing cost by reducing the use of the parts necessary for manufacturing the power line communication modem.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiment described above, but may be embodied in various other forms without departing from the spirit of the invention, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

10 : 전력선 20 : 전력선 통신모뎀
21 : 신호 송수신모듈 30 : 응용계층
100 : 커플러 110 : 커플링 트랜스포머
120 : 커플링 캐패시터10: Power line 20: Power line communication modem
21: Signal transmission / reception module 30: Application layer
100: Coupler 110: Coupling transformer
120: Coupling capacitor

Claims (5)

전력선 통신모뎀의 신호 송수신모듈과 연결되어 PLC 신호를 전력신호와 결합 및 분리하는 커플링 트랜스포머; 및
상기 커플링 트랜스포머와 직결되어 LC 필터를 구성하는 커플링 캐패시터를 포함하며,
상기 커플링 트랜스포머는 단상으로,
상기 신호 송수신모듈의 신호 송신부와 연결되는 TX 코일과, 상기 신호 송수신모듈의 신호 수신부와 연결되는 RX 코일을 구비하는 1차 코일; 및 상기 전력선의 R상, S상, T상 및 N상이 병렬로 연결되는 2차 코일을 포함하고,
상기 커플링 캐패시터는,
상기 R상과 접속하도록 상기 2차 코일의 한쪽 종단에 연결되는 제1 캐패시터;
상기 S상과 접속하도록 상기 제1 캐패시터와 병렬로 연결되는 제2 캐패시터;
상기 T상과 접속하도록 상기 제1 캐패시터와 병렬로 연결되는 제3 캐패시터; 및 상기 N상과 접속하도록 상기 2차 코일의 반대쪽 종단에 연결되는 제4 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신모뎀의 커플러.
A coupling transformer connected to the signal transmission / reception module of the power line communication modem to couple and separate the PLC signal with the power signal; And
And a coupling capacitor directly connected to the coupling transformer to constitute an LC filter,
The coupling transformer is a single phase,
A primary coil having a TX coil connected to a signal transmitting unit of the signal transmitting and receiving module and an RX coil connected to a signal receiving unit of the signal transmitting and receiving module; And a secondary coil connected in parallel with the R phase, the S phase, the T phase, and the N phase of the power line,
The coupling capacitor comprises:
A first capacitor connected to one end of the secondary coil to be connected to the R phase;
A second capacitor connected in parallel with the first capacitor to connect to the S phase;
A third capacitor connected in parallel with the first capacitor to connect to the T phase; And a fourth capacitor connected to an opposite end of the secondary coil to connect to the N phase.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 캐패시터 중에서 임의의 두개의 캐패시터를 제거할 경우 단상 2선식 선로에도 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 전력선 통신모뎀의 커플러.The method according to claim 1,
Wherein the capacitor is applicable to a single-phase two-wire line when any two capacitors are removed from the first to third capacitors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130134288A (en) * 2012-05-30 2013-12-10 엘에스산전 주식회사 Design of a power line coupler and a power line coupler designed thereof

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